• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.153-154
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• 2013

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제15권2호
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• pp.29-36
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• 2008

본 연구에서는 MEMS 소자의 직접화 및 소형화에 필수적인 through-wafer via interconnect의 신뢰성 문제를 연구하였다. 이를 위하여 Au-Sn eutectic 접합 기술을 이용하여 밀봉(hermetic) 접합을 한 웨이퍼 레벨 MEMS 패키지 소자를 개발하였으며, 전기도금법을 이용하여 수직 through-hole via 내부를 구리로 충전함으로써 전기적 연결을 시도하였다. 제작된 MEMS 패키지의 크기는 $1mm{\times}1mm{\times}700{\mu}m$이었다. 제작된 MEMS패키지의 신뢰성 수행 결과 비아 홀(via hole)주변의 크랙 발생으로 패키지의 파손이 발생하였다. 구리 through-via의 기계적 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 여러 인자들에 대해서 수치적 해석 및 실험적인 연구를 수행하였다. 분석 결과 via hole의 크랙을 발생시킬 수 있는 파괴 인자로서 열팽창 계수의 차이, 비아 홀의 형상, 구리 확산 현상 등이 있었다. 궁극적으로 구리 확산을 방지하고, 전기도금 공정의 접합력을 향상시킬 수 있는 새로운 공정 방식을 적용함으로써 비아 홀 크랙으로 인한 패키지의 파괴를 개선할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.438-445
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• 2019

본 논문에서는 MEMS 자이로스코프에서 발생하는 G-민감도 오차를 관성센서 오차 모델에 정의하고, 이를 분석하여 오차 성분을 추출하는 기법을 제안한다. 일반적으로 MEMS기반 자이로스코프는 스프링과 관성질량체를 갖는 진동형 방식으로 개발된다. 따라서 구조적으로 고기동 환경에서 인가되는 가속도에 비례하는 G-민감도 오차 특성을 갖게 된다. 이러한 G-민감도 오차는 외부에서 높은 가속도가 인가되지 않는 민수분야에서는 무시할 정도로 작다. 하지만 전술급 성능의 MEMS 관성측정기가 고가속 환경에서 외란과 가속도에 의해 G-민감도 오차가 발생하게 되면 항체의 유도조종을 위한 항법장치 성능에 큰 영향을 미치게 되므로 오차 분석과 보상은 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 MEMS 자이로스코프에 발생하는 G-민감도 오차를 분석하고 정의하여 관성센서 오차모델에 적용한다. 새로 정의된 관성센서 오차모델을 분석하여, 오차 성분을 고가속도 시험환경이 아닌 FMS 시험만으로 정확히 추출하는 방법을 제안한다. 그리고 제안한 방법으로 얻은 오차를 보상하여 고가속도 시험을 수행하고 그 결과를 분석하여 성능과 신뢰성을 검증한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권10호
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• pp.1017-1025
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• 2008

본 연구에서는 무인항공기의 대기속도 및 압력고도를 측정하는 공력자료시스템(ADS)을 개발하였다. ADS는 비행제어시스템에 항공기 속도와 고도를 제공함으로써 실속속도 이하에서의 비행을 막고 고도유지 비행을 가능하게 하는 시스템이다. 무인항공기의 속도와 고도를 정확하게 측정하는 것은 비행성능을 확인하고 항공기의 안전성을 보장하기 위한 중요한 부분이다. 본 논문에서 개발된 ADS는 MEMS 압력센서, 저역통과필터, 마이크로 컨트롤러 그리고 피토튜브로 구성되어 있다. 온도보정과 압력보정을 통해 ADS 데이터의 오차를 줄였으며 비행시험에서 GPS 데이터와 ADS 데이터를 비교하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권11호
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• pp.165-172
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• 2005

In MEMS (Micro-Electro-Mechanical System), packaging induced stress or stress induced structure deformation becomes increasing concerns since it directly affects the performance of the device. In the decoupled vibratory MEMS gyroscope, the main factor that determines the yield rate is the frequency difference between the sensing and driving modes. The gyroscope, packaged using the anodic bonding at the wafer level and EMC (epoxy molding compound) molding, has a deformation of MEMS structure caused by thermal expansion mismatch. This effect results in large distribution in the frequency difference, and thereby a lower yield rate. To improve the yield rate we propose a packaged SiOG (Silicon On Glass) process technology. It uses a silicon wafer and two glass wafers to minimize the wafer warpage. Thus the warpage of the wafer is greatly reduced and the frequency difference is more uniformly distributed. In addition. in order to increase robustness of the structure against deformation caused by EMC molding, a 'crab-leg' type spring is replaced with a semi-folded spring. The results show that the frequency shift is greatly reduced after applying the semi-folded spring. Therefore we can achieve a more robust vibratory MEMS gyroscope with a higher yield rate.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권11호
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• pp.40-46
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• 2002

본 논문에서는 CPW MMIC 실장시 발생되는 기생 공진 현상을 제거하기 위한 새로운 구조의 실리콘 MEMS 패키지를 제안하였다. 또한 세 가지 형태의 실리콘 칩 캐리어(gold-plated high resistivity, lightly doped, high resistivity) 상에 GaAs CPW 패턴을 제작하고 해석/측정함으로써, 제안된 패키지의 성능을 확인하였다. 해석 및 측정 결과 제안된 MEMS 패키지는 비저항이(resistivity) 15 ${\Omega}{\cdot}$㎝인 실리콘 캐리어(carrier)를 사용함으로써 기생 공진 현상을 효과적으로 억제시킬 수 있었다.

• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.195-198
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• 2002

현재의 광통신, 이동통신 및 디지털 시대에서는 보다 소형화되고, 대용량의 데이터 저장 및 다기능 소자에 대한 요구가 많아지고 있다. 이러한 전자 산업 환경에서 MEMS 소자는 여러 요구조건을 만족시킬 수 있는 특징을 갖추고 있으며 실제 소자의 제작에 있어서 MEMS 소자를 이용하여 여러 물리 및 화학 센서 및 Actuator 제작에 응용이 되어지고 있고 Optical switch, Gyroscope, 적외선 어레이 센서, 가속도 센서, 위치 센서 등 여러 분야에서 실용화가 진행되어지고 있다. MEMS 구조물의 packaging 방법에 있어서는 내부 MEMS 소자의 동작을 위한 외부 환경으로부터의 보호를 위하여 Hermetic sealing에 대한 요구를 만족시켜야 한다. 본 발표에서는 이와 같은 MEMS device의 진공 패키지를 구현함에 있어서 기판 내부에 수동소자를 실장할 수 있는 LTCC 기술을 이용하여 진공 패키징하는 방법에 대하여 소개한다. 본 기술을 이용하는 경우 기존의 Hermetic sealing 이외에 향후 적층 기판 내부에 수동소자를 내장시켜 배선 길이 및 노이즈 성분을 감소시켜 더욱 전기적 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있게된다. 본 논문에서는 LTCC 기판을 이용하여 패키징 시킨 후, 내부 진공도에 영향을 줄 수 있는 계면들에서의 시간에 따른 진공도 변화의 특성치를 측정하여 LTCC 기판의 Hermetic sealing 특성에 관하여 조사하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제5권6호
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• pp.663-679
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• 2009

The use of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) accelerometers in geotechnical instrumentation is relatively new but on the rise. This paper describes a new MEMS-based system for in situ deformation and vibration monitoring. The system has been developed in an effort to combine recent advances in the miniaturization of sensors and electronics with an established wireless infrastructure for on-line geotechnical monitoring. The concept is based on triaxial MEMS accelerometer measurements of static acceleration (angles relative to gravity) and dynamic accelerations. The dynamic acceleration sensitivity range provides signals proportional to vibration during earthquakes or construction activities. This MEMS-based in-place inclinometer system utilizes the measurements to obtain three-dimensional (3D) ground acceleration and permanent deformation profiles up to a depth of one hundred meters. Each sensor array or group of arrays can be connected to a wireless earth station to enable real-time monitoring as well as remote sensor configuration. This paper provides a technical assessment of MEMS-based in-place inclinometer systems for geotechnical instrumentation applications by reviewing the sensor characteristics and providing small- and full-scale laboratory calibration tests. A description and validation of recorded field data from an instrumented unstable slope in California is also presented.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권3호
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• pp.62-66
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• 2023

With the advancement in technology and rapid increase in the demand for microelectromechanical systems (MEMS) based inertial measurement units (IMUs), high-volume production and test system remain a major challenge for the MEMS industry. To compete with the challenging market of Industry 4.0, here we developed an automatic test system to evaluate the performance of the ovenized IMU sensors as well as analyze the data. The automatic test system was developed by interfacing a commercial MEMS IMU (BMI 088) using LabVIEW. The BMI 088 was tested experimentally for long-term bias stability, ON/OFF bias repeatability, and root mean square (rms) noise. Furthermore, the data was analyzed through the developed test system. The results show that the automatic test system has improved the test time and reduced human effort. The developed automatic test system is a significant approach to MEMS research and development (R&D) to increase and improve the mass production of IMUs.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권1호
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• pp.31-38
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• 2003

MEMS 소자는 현재의 전자산업환경에서 여러 요구조건을 만족시킬 수 있는 특징을 갖추고 있으며 이러한 MEMS 소자를 이용한 MEMS 구조물의 packaging 방법에 있어서는 내부 MEMS 소자의 동작을 위한 외부 환경으로부터의 보호를 위하여 Hermetic sealing에 대한 요구를 충분히 만족시켜야 한다. 본 논문에서는 이와 같은 MEMS device의 진공 패키지를 구현함에 있어서 기판내부에 수동소자를 실장할 수 있는 LTCC 기술$^{1)}$ 을 이용하여 진공 패키징하는 방법에 대하여 소개한다. 본 기술을 이용하는 경우 기존의 Hermetic sealing이외에 향후 적층 기판 내부에 수동소자를 내장시켜 배선 길이 및 노이즈 성분을 감소시켜 더욱 전기적 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있게된다. 본 논문에서는 LTCC기판을 이용하여 패키징 시킨 후, 내부 진공도에 영향을 줄 수 있는 계면들에서의 시간에 따른 진공도 변화로부터 leakage rate를 측정 (stacked via : $4.1{\pm}1.11{\times}10^{-12}$/Torr1/sec, LTCC 기판/AgPd/solder/Cu의 여러 가지 계면구조: $3.4{\pm}0.33{\times}10^{-12}$/ Torrl/sec)하여 LTCC 기판의 Hermetic sealing 특성에 관하여 조사하였다. 실제 적용의 한 예로 LTCC 기술을 이용하여 Bolometer를 성공적으로 진공패키징할 수 있었으며 실제 관찰된 이미지를 함께 소개한다.